Qubit In quantum computing, a qubit/ˈkjuːbɪt/ or quantum bit is a unit of quantum information—the quantum analogue of the classical bit. A qubit is a two-state quantum-mechanical system, such as the polarization of a single photon: here the two states are vertical polarization and horizontal polarization. In a classical system, a bit would have to be in one state or the other, but quantum mechanics allows the qubit to be in a superposition of both states at the same time, a property which is fundamental to quantum computing. Bit versus qubit[edit] A bit is the basic unit of information. It is used to represent information by computers. A qubit has a few similarities to a classical bit, but is overall very different. Representation[edit] and (pronounced "ket 0" and "ket 1"). Qubit states[edit] Bloch sphere representation of a qubit. A pure qubit state is a linear superposition of the basis states. where and are probability amplitudes and can in general both be complex numbers. is . Bloch sphere[edit]
Algorithme de Shor Un article de Wikipédia, l'encyclopédie libre. En arithmétique modulaire et en informatique quantique, l’algorithme de Shor est un algorithme quantique pour factoriser un entier naturel N en temps O et en espace , nommé en l'honneur de Peter Shor. Beaucoup de cryptosystèmes à clé publique, tels que le RSA, deviendraient vulnérables si l'algorithme de Shor était un jour implémenté dans un calculateur quantique pratique. pour n'importe quel k, donc, les algorithmes classiques connus deviennent rapidement impraticables quand N augmente, à la différence de l'algorithme de Shor qui peut casser le RSA en temps polynomial. Comme tous les algorithmes pour calculateur quantique, l'algorithme de Shor est probabiliste : il donne la réponse correcte avec une haute probabilité et la probabilité d'échec peut être diminuée en répétant l'algorithme. L'algorithme de Shor fut utilisé en 2001 par un groupe d'IBM, qui factorisa 15 en 3 et 5, en utilisant un calculateur quantique de 7 qubits. I. II.
Calculateur quantique Un article de Wikipédia, l'encyclopédie libre. Un calculateur quantique ou ordinateur[1] quantique repose sur des propriétés quantiques de la matière : superposition et intrication d'états quantiques. De petits calculateurs quantiques ont déjà été construits dès les années 1990 et la recherche progresse, bien que lentement, depuis. Ce domaine est soutenu financièrement par plusieurs organisations, entreprises ou gouvernements en raison de l'importance de l'enjeu : au moins un algorithme conçu pour utiliser un circuit quantique, l'algorithme de Shor, rendrait possible de nombreux calculs combinatoires[2] hors de portée d'un ordinateur classique en l'état actuel des connaissances. La possibilité de casser les méthodes cryptographiques classiques est souvent mise en avant. La difficulté actuelle majeure (depuis 2008) concerne la réalisation physique de l'élément de base de l'ordinateur quantique : le qubit. Intérêt des calculateurs quantiques[modifier | modifier le code]
Paradoxe EPR Un article de Wikipédia, l'encyclopédie libre. Pour les articles homonymes, voir EPR. Le paradoxe EPR, abréviation de Einstein-Podolsky-Rosen, est une expérience de pensée, élaborée par Albert Einstein, Boris Podolsky et Nathan Rosen, dont le but premier était de réfuter l'interprétation de Copenhague de la physique quantique. L'interprétation de Copenhague s'oppose à l'existence d'un quelconque état d'un système quantique avant toute mesure. Ce paradoxe fut élaboré par Albert Einstein et deux de ses collaborateurs Boris Podolsky et Nathan Rosen pour soulever ce qui semblait apparaître comme une contradiction dans la mécanique quantique, ou du moins une contradiction avec au moins l'une des trois hypothèses suivantes : L'argument EPR[modifier | modifier le code] L'argument EPR, tel que présenté en 1935[1], est fondé sur le raisonnement suivant. En conséquence de ce principe, EPR en déduit deux affirmations mutuellement exclusives : Tel est le paradoxe formulé initialement par EPR.
Problème P ≟ NP Représentation visuelle des deux configurations possibles. Le problème P ≟ NP est une conjecture en mathématiques, et plus précisément en informatique théorique, considérée par de nombreux chercheurs comme une des plus importantes conjectures du domaine, et même des mathématiques en général. L'Institut de mathématiques Clay a inclus ce problème dans sa liste des sept problèmes du prix du millénaire[1], et offre à ce titre un million de dollars à quiconque sera en mesure de démontrer P = NP ou P ≠ NP ou de démontrer que ce n'est pas démontrable. Ce problème est également le troisième problème de Smale. Très schématiquement, il s'agit de déterminer si le fait de pouvoir vérifier rapidement une solution à un problème implique de pouvoir la trouver rapidement ; ou encore, si ce que nous pouvons trouver rapidement lorsque nous avons de la chance peut être trouvé aussi vite par un calcul intelligent. Présentation informelle[modifier | modifier le code] [Woe 1]. avec , ou serait sous-exponentiel. .
L’ordinateur quantique se rapproche Je partage > Des chercheurs de l’université de nouvelle Galle du Sud, en Australie, ont mis au point un nouveau qubit en silicium. Ce bit quantique, brique fondamentale d’une (future ?) génération totalement nouvelle d’ordinateur, est particulièrement prometteur car il utilise les mêmes matériaux que l’électronique actuelle. Réutiliser les même processus industriels et le même matériel pourrait considérablement simplifier les prochaines étapes qu’il reste encore à franchir pour finaliser un ordinateur quantique complet. L’ordinateur quantique est un « vieux » rêve maintenant. Qu’est-ce qu’un ordinateur quantique d’ailleurs ? Un bit est un objet facile à concevoir, c’est un « zéro » ou un « un », matérialisé par le passage d’un courant dans un transistor. A la fois endormi et … endormi. Rappelons que le pauvre chat de ce savant est traditionnellement placé (en pensée, c’est une expérience hypothétique, heureusement) dans une boite pouvant être remplie d’un gaz mortel. source
Décohérence quantique Un article de Wikipédia, l'encyclopédie libre. La décohérence quantique est une théorie susceptible d'expliquer la transition entre les règles physiques quantiques et les règles physiques classiques telles que nous les connaissons, à un niveau macroscopique. Plus spécifiquement, cette théorie apporte une réponse, considérée comme étant la plus complète à ce jour, au paradoxe du chat de Schrödinger et au problème de la mesure quantique. La théorie de la décohérence a été introduite par Hans Dieter Zeh en 1970[1]. Elle a reçu ses premières confirmations expérimentales en 1996[2]. Introduction[modifier | modifier le code] Tous les objets décrits par la physique classique (projectile, planète, chat, etc.) étant composés, en dernière analyse, d'atomes et de particules, et ces derniers étant décrits entièrement par la physique quantique, il est logique de considérer que les règles de la physique classique peuvent se déduire de celles de la physique quantique. Durée[modifier | modifier le code] ou
MapReduce Les termes « map » et « reduce », et les concepts sous-jacents, sont empruntés aux langages de programmation fonctionnelle utilisés pour leur construction (map et réduction de la programmation fonctionnelle et des langages de programmation tableau). MapReduce permet de manipuler de grandes quantités de données en les distribuant dans un cluster de machines pour être traitées. Ce modèle connaît un vif succès auprès de sociétés possédant d'importants centres de traitement de données telles Amazon.com ou Facebook. Il commence aussi à être utilisé au sein du Cloud computing. Présentation[modifier | modifier le code] Un modèle de programmation[modifier | modifier le code] MapReduce est un modèle de programmation popularisé par Google. MapReduce consiste en deux fonctions map() et reduce(). Un cluster MapReduce utilise une architecture de type Maître-esclave où un nœud maître dirige tous les nœuds esclaves. MapReduce possède quelques caractéristiques[3] : Schéma de fonctionnement du MapReduce
Masque jetable Exemple de codage à masque jetable. Le masque jetable, également appelé chiffre de Vernam, est un algorithme de cryptographie inventé par Gilbert Vernam en 1917 et perfectionné par Joseph Mauborgne, qui rajouta la notion de clé aléatoire. Cependant, le banquier américain Frank Miller en avait posé les bases dès 1882[1]. Principe[modifier | modifier le code] Le chiffrement par la méthode du masque jetable consiste à combiner le message en clair avec une clé présentant les caractéristiques très particulières suivantes : La clé doit être une suite de caractères au moins aussi longue que le message à chiffrer.Les caractères composant la clé doivent être choisis de façon totalement aléatoire.Chaque clé, ou « masque », ne doit être utilisée qu'une seule fois (d'où le nom de masque jetable). La méthode de combinaison entre le clair et la clé est suffisamment simple pour être employée « à la main » sans dispositif informatique, mécanique ou autre. Le texte reçu par le destinataire est « DQNVZ ».
Routage Un article de Wikipédia, l'encyclopédie libre. Exemple de routage dans un réseau. Le routage est le mécanisme par lequel des chemins sont sélectionnés dans un réseau pour acheminer les données d'un expéditeur jusqu'à un ou plusieurs destinataires. Historique[modifier | modifier le code] Types de cardinalité de la communication[modifier | modifier le code] En fonction du nombre de destinataires et de la manière de délivrer le message, on distingue : Application informatique du routage[modifier | modifier le code] Concepts[modifier | modifier le code] Pour effectuer le routage, on considère deux types de machines ou composants du réseau : les routeurs, qui servent d'intermédiaire dans la transmission d'un message,les hôtes qui émettent ou reçoivent les messages. Le routage est un processus décentralisé, c'est-à-dire que chaque routeur possède des informations sur son voisinage. Protocoles de routage[modifier | modifier le code] Exemples de protocoles de routage interne : Routage météorologique
La téléportation quantique facilitée par un point quantique Le système de communication entre Alice et Bob (ELED est le point quantique intégré dans la DEL) Des scientifiques du centre de recherche européen de Toshiba et de l’université de Cambridge en Angleterre ont publié un papier important dans la revue Nature Photonics montrant qu’une boîte quantique (aussi appelée point quantique) est la solution la plus efficace pour assurer un système de communication reposant sur la téléportation quantique, selon Phys.org. Le point quantique était intégré au sein d’une DEL, une méthode de fabrication assez simple, qui permet de mieux contrôler les photons intriqués demandés par le système. Téléportation quantique La téléportation quantique est un protocole mis en avant en 1993 qui permet de transmettre l’état d’un qubit inconnu. Pour arriver à leurs fins, Alice et Bob vont partager deux qubits intriqués en plus du qubit inconnu d’Alice. L’apport du papier britannique
La molécule de chlorophylle serait un ordinateur quantique La molécule de chlorophylle serait un ordinateur quantique - 1 Photo Les membres du Fleming research group à l'origine de la découverte sur le mécanisme de la photosynthèse (à partir de la gauche) : Greg Engel , Tessa Calhoun, Tae-Kyu Ahn, Elizabeth Read et Yuan-Chung Cheng (Crédits : photo by Roy Kaltschmidt, Berkeley Lab Creative Services Office). Il est presque inutile de rappeler le rôle essentiel de la photosynthèse pour les différentes formes de vie sur Terre. Sous l'action du rayonnement solaire, les molécules de chlorophylle voient leurs niveaux électroniques excités et passer à un niveau d'énergie supérieur à ceux des molécules alentour. Jusqu'à présent, on pensait que les systèmes physiques exploraient de façon aléatoire, sur le principe d'une marche au hasard analogue au mouvement brownien, l'espace des états d'énergies impliqués. Gregory Engel et ses collègues pensent avoir percé le secret de cette efficacité ! A voir aussi sur Internet Sur le même sujet
Des molécules pour stocker l’information Face à l’explosion des données numériques, les chercheurs réfléchissent à des modes de stockage révolutionnaires. Parmi les pistes les plus prometteuses : l’utilisation de polymères, ces longues chaînes moléculaires. Et si tout le savoir humain actuellement contenu sur Internet tenait dans l’espace d’un bureau, en lieu et place des hectares de data centers qui envahissent la planète ? C’est ce qu’envisagent très sérieusement les chimistes spécialistes des polymères, qui veulent utiliser ces longues chaînes moléculaires pour stocker à terme les zettaoctets (1021) d’information numérique produits chaque année. « Un polymère est une succession de petites molécules associées les unes aux autres, les monomères, explique Jean-François Lutz, spécialiste des macromolécules à l’Institut Charles-Sadron du CNRS. Tout un livre sur ADN On ne parle pas ici de simple archivage, mais bien de supports réinscriptibles, comme le sont nos disques durs et nos clés USB. Des polymères thermosensibles
Fonction OU exclusif Son symbole est traditionnellement un signe plus dans un cercle : « ⊕ » Définition[modifier | modifier le code] Appelons A et B les deux opérandes considérés. Convenons de représenter leur valeur ainsi : L'opérateur XOR est défini par sa table de vérité, qui indique pour toutes les valeurs possibles de A et B la valeur du résultat R : Comme on peut le voir, l'opérateur logique XOR, ou OU exclusif, peut se définir par la phrase suivante : Le résultat est VRAI si un et un seul des opérandes A et B est VRAI ou Le résultat est VRAI si les deux opérandes A et B ont des valeurs distinctes Le résultat est VRAI si un nombre impair d'entrées est vrai (ceci est surtout applicable lorsque deux ou plusieurs opérateurs logiques XOR se cascadent (générateurs de bit de parité) Il se différencie de l'opérateur OU inclusif, car il donne un résultat FAUX lorsque A et B ont simultanément la valeur VRAI. Avec des portes logiques ET/OU, A XOR B = (A ET non B) OU (non A ET B). La disjonction exclusive ) comme suit: et